干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 新疆公路环境保护与生态恢复对策及技术应用

Arid

	新疆公路环境保护与生态恢复对策及技术应用
	陈晓光; 韩志强; 沈毅; 刘建军; 仲坚; 董强; 梁爱学; 朱海涌; 杨发相; 李一为; 陈飞捷; 马建荣; 闫虎; 何新红; 王丛; 谢涛; 晏晓林; 王永嘉; 岳健; 李志远; 韩树峰; 孟强; 唐绍周; 张冰; 叶凯
完成单位	新疆交通科学研究院
登记(发布)日期	2011
中文摘要	1 项目的简要说明新疆交通科学研究院作为“干旱荒漠区公路工程技术交通行业重点实验室”的依托单位,近十年来承担了大量的西部交通建设科技项目,其中《新疆公路自然区划和环境参数研究》、《国道315线病害治理与生态环境保护》、《荒漠地区公路建设环境保护及生态恢复技术》、《沙漠地区公路建设成套技术研究》、《公路雪崩灾害及防治技术研究》等多个项目针对新疆公路环境问题进行了一定研究,取得了大量成果。随着新疆公路建设跨越式发展,我院在此基础上又投入技术力量对已取得的成果进行了拓展研究及应用,结合近期公路建设中环境评价、绿化景观、生态恢复的工程实践,最终通过集成形成了《新疆公路环境保护与生态恢复对策及技术应用》项目。项目依托新疆,围绕新疆公路建设中亟待解决的环境保护与生态恢复关键问题,在新疆环境及其与公路的关系、公路环境保护的基础平台(公路景观类型、敏感性及重要性分区)、公路环境保护理念及对策、公路环境保护与生态恢复技术等四大方面进行了系统深入的研究。形成了新疆公路建设环境保护的对策和技术应用体系,并将其应用在多条公路之中。经过项目组的努力,编制完成了研究总报告、16个分报告、1个图集,发表论文12篇,专著1部,取得了四方面共计19项主要研究成果。项目研究成果已经在六条公路上进行了大规模试验研究和多种技术的集成推广应用,减轻了公路建设对环境的影响,并对以往破坏的环境进行了恢复,效果非常显著。此外,通过项目成果的应用,在最大限度保护环境的同时,还累计节省建设资金2460万元。项目的科技成果查新报告显示：“国内外未见与本项目研究内容相同的成果公开发表。” 2 主要研究成果本项目对新疆公路建设环境保护和生态恢复技术开展了一系列研究,从新疆的环境背景入手,系统研究和总结了新疆公路与环境的关系、公路环保的基础平台建设、公路环保理念、建设管理措施及技术方案,并在新疆公路建设中进行了验证和应用,取得了一系列成果。 ⑴ 新疆地域环境及其与公路的关系方面 ① 总结了新疆自然环境要素特点及面临的主要环境问题,并从自然因素和人为因素两方面分析了其成因。 ② 系统分析了新疆主要自然因素对公路建设的影响,评价了不同自然因素对公路的影响模式和程度。 ③ 研究总结了新疆与环境有关的主要地质灾害及工程病害的分布、类型、特征及危害,分析了各病害发生的环境成因以及其涉及的主要环境因素,并提出了公路建设中的环境对策。 ④ 在新疆环境特征研究的基础上,提出了新疆公路在路网格局、环境质量状况、工程病害潜在影响等方面的环境特点。研究中首次利用遥感和信息系统建立了与环境有关的潜在地质灾害及工程病害评价方法,并对新疆进行了病害评价,评价显示新疆地区地质灾害及工程病害存在分布范围广、威胁程度高的特点,且影响形式往往还存在多种灾害共同作用的形式。 ⑤ 研究了新疆公路建设对路域景观的影响及其影响的形式,提出了公路在施工、运营不同阶段工程不同公路设施对景观的影响特征、影响类型以及产生的生态反应。 ⑵ 新疆公路建设环境保护理念方面在新疆的生态背景分析及其与公路相互影响关系研究的基础上,提出了新疆公路建设“保护优先、预防为主”、“注重示范性和导向性”、“关注区域环境特点,整体保护”、“环境改善与病害治理相结合”、“管理与措施并举,提倡公路建设自身的优化”、“生态建设与环境背景协调统一”的环境保护理念。 ⑶ 新疆公路环境保护的基础平台研究方面 ① 在新疆公路建设特点和景观特征研究的基础上,选取干燥度、地貌、植被类型作为指标,首次建立了适合干旱区公路景观类型划分方法,并据此将新疆划分为37个景观类型。 ② 结合新疆景观特点针对性的调整了景观综合指数评价法的相关指标和参数,提出了适合新疆的生态美学、资源价值、视觉价值三方面的指标群,确定了适应新疆的景观评价指标权重,建立了适用于新疆公路景观评价体系,并针对评价结果提出了新疆路域景观设计对策。 ③ 根据新疆公路建设和生态背景的特征,筛选出土壤侵蚀、土地荒漠化、土壤盐渍化和生物多样性及其生境四个因素作为公路路域环境敏感性评价的指标;建立了生态环境敏感性等级和各敏感因素的权重体系,通过模型计算得出生态环境敏感性综合评价指数,提出了新疆生态背景下四个因素的生态敏感性评价方法,并利用其对新疆进行了敏感性评价。 ④ 首次系统提出了适合新疆的公路建设环境敏感性分区的原则、方法,建立了公路环境敏感性分区体系。利用遥感及地理信息系统手段,绘制了新疆公路建设生态环境敏感性分区图,将新疆划分为26个敏感性分区。 ⑤ 针对新疆典型生态系统,分析了生态系统服务功能的综合特征,选取生态系统四个主体服务功能因子,按极重要、中等重要、比较重要、不重要四个等级,建立了新疆公路生态环境服务功能重要性评价和分区体系。采用叠置分析、主成分分析、聚类分析等方法,将新疆划分为4个一级区、26类二级区。 ⑷ 新疆公路环境保护与生态恢复技术及管理措施方面 ① 从新疆敏感区的特点出发,通过对现有工程及技术的分析、总结和优选,在依托工程验证的基础上,提出了适合新疆的噪声治理、大气及水环境保护、动物保护和水土保持等5个方面的关键技术措施,并就其在经济上、技术上和敏感区的适用方面进行了系统分析,为新疆公路环境保护提供了重要的技术支撑。 ② 研究首次针对新疆环境特点提出了公路沿线取土和绿洲农田区表土保护及利用技术,并给出了相应技术要求。并通过依托工程试验研究,对抑尘剂在新疆便道中应用的经济性和使用效果做了总体评价,结果表明抑尘剂在新疆乃至荒漠地区有很好的推广前景。 ③ 通过基于数量化分析方法,首次构建了干旱地区现有的路域生态修复技术评价指标体系和评价数学模型,筛选和推荐出适宜于新疆不同典型环境敏感区的修复工程技术。 ④ 在调研的基础上系统提出了新疆路域生态敏感区路域物种选择及群落设计的基本原则、路线及方法,并给出新疆路域主要物种群落的数量、配置比例以及典型的植物群落组合;通过大规模室内和室外的土壤配置、改良试验,提出了恢复路域土壤的基本目标和方法及适宜于生态敏感区土壤重建的典型技术方法与工程参数;研究提出了适宜典型敏感区的路域生态恢复土壤-植被系统重建技术。 ⑤ 结合环保理念及新疆公路建设特点,提供了新疆公路路线方案环境影响的分析方法,提出了路域敏感点绕避的要点和方式,并对基于环保的路基建设技术、基于环保的老路资源利用技术进行了总结研究,分析了其对公路环保的意义、适用条件、难点问题及解决途径。 ⑥ 首次针对新疆干旱地区特点提出了利用腐殖土及粉土老路路基的生态恢复技术和公路集水技术方案,系统构建了由三大系统构成的干旱地区集水体系。 ⑦ 基于全程环境管理的理念,较系统的提出了新疆公路在施工阶段、运营阶段的公路环境保护管理措施,完善了新疆公路建设项目全过程环境管理体系,为新疆公路建设项目环境保护提供了有效的措施。 ⑸ 新疆公路建设环境保护的对策和技术应用体系方面综合课题研究成果,建立了包括路域景观分类评价、公路环境敏感性分区、公路生态功能重要性分区的基础平台,形成了基于环保的公路建设技术、路域环境保护技术、路域生态恢复技术为核心的综合技术方案。在此基础上利用公路建设的环境保护理念和管理措施成果,构建了公路建设环境保护的对策和技术应用体系。 3 主要技术指标 ⑴ 建立新疆公路路域景观类型划分体系,提出新疆公路景观评价方法。 ⑵ 新疆公路建设生态环境敏感性综合评价体系的建立和生态环境敏感性分区。 ⑶ 提出干旱区公路路域生态恢复技术的筛选和评价体系。筛选和推荐适宜于新疆不同典型环境敏感区的生态恢复技术方案。 ⑷ 针对公路路线方案比选,提出公路路线方案对环境综合影响的分析方法。 ⑸ 提出干旱区利用公路设施集水的技术方案。 ⑹ 构建新疆公路建设环境保护的对策和技术应用体系。 4 解决的关键技术及创新内容 ⑴ 提出了与环境有关的潜在地质灾害及工程病害对区域公路影响的评价方法,并对新疆公路网进行了分析和评价。 ⑵ 建立了干旱区公路路域景观、环境敏感性、生态服务功能重要性的分区、分类和评价体系,依此对新疆进行了划分和评价,形成了新疆公路环境保护与生态恢复的基础应用平台。 ⑶ 提出了干旱区公路路域生态恢复技术的筛选和评价体系,并筛选和推荐出适宜于新疆不同典型环境敏感区的生态恢复技术方案。 ⑷ 建立了由集流、存储、利用三部分构成的干旱区路域集水系统,提出了利用公路设施集水的技术方案。 ⑸ 提出了新疆公路建设的环境保护理念,构建了新疆公路环境保护与生态恢复的对策及技术应用体系。 5 应用情况及应用前景预测 ⑴ 成果应用情况 ① 成果在S321线火烧桥～额尔宾山公路改建工程中的应用课题组根据S321线火烧桥～额尔宾山公路自身特点,将老路改建技术、便道修筑技术、路域生态恢复技术运用在该条公路的改建工程中,对54km老路进行改扩建,对以前两侧取土造成的环境破坏进行了恢复,不仅降低了公路造价,而且保护了环境,目前该项目已建成,公路周边自然环境得以恢复,保证了公路与自然的协调,增加了行车的舒适性,同时也增强了公路的安全性。 ② 成果在省道205线90团～精河县五台镇岔口段公路改建工程中的应用课题组根据该项目实际情况,针对项目所处敏感区的主要生态问题和重点保护目标,在该项目上进行了便道修筑技术、山前集水技术以及边坡植被恢复技术的集成应用,分别在通往筑路材料料场的施工便道上使用了抑尘剂抑制扬尘,在K89进出博乐与阿拉山口口岸的三叉路口处设置观景台,在K89～K107之间桥梁上游设置集水区,以及在公路边坡及两侧进行客土喷播等生态恢复项目,通过上述技术的应用,首先解决了施工便道上的扬尘问题,减少了施工单位频繁洒水的次数,保护了沿线草场,其次美化绿化了环境,特别是在民族地区建设民族特色的景观,第三,利用洪水进行生态恢复,节约了用水,同时也为大面积的生态恢复提供了参考。 ③ 成果在Z474吐鲁番葡萄沟旅游公路改建工程上的应用课题组将旅游区公路路线标准灵活性掌握以及旅游景区交通安全设施设置技术在该项目上进行综合应用,不仅完善并增加交通安全设施,而且对景区内景点的指路标志进行单独设计,将具有代表性的景点照片融入到道路标志中去。 ④ 在S232线喀纳斯～布尔津公路上的应用布尔津至喀纳斯湖旅游公路路域生态植被恢复工程是以生物工程措施为主的生态型建设工程;由于在施工区所处的立地环境中无现成的施工技术及工程建设管理经验可参照,项目组选取了K74+920-K149+080中典型区段共计81604.4平方米做为先导性试验段,以此来验证工程中所采用的土工格室(栅)、三维植草网固坡植草、铁丝网喷浆植土、铁丝网+钢丝绳网喷浆植土及液力喷播技术,通过试验段的工程建设来总结分析试验结果,为该公路生态植被恢复全面建设提供技术理论和成套施工技术。 ⑤ 在乌鲁木齐～板房沟、乌鲁木齐～水西沟公路上的应用乌鲁木齐～板房沟、乌鲁木齐～水西沟公路位于乌鲁木齐南郊,距市区20千米左右,北从甘河子大桥为起点,沿乌板公路9.5千米,沿乌水公路12.5千米。原有公路两侧的取土坑严重影响到了公路路域环境的美观,课题组根据该项目实际情况,在生态适生及低资源耗费的基础上,实现对公路两侧取土坑裸露土地及砂砾石无土壤条件的区域进行较高覆盖的绿化,从而达到水土保护、防风固沙、减尘的生态环境改善目标,使此区域乔灌木盖度达到30%以上,乔灌草综合盖度达到50%以上,形成了在乌鲁木齐市南郊沿乌水公路、乌板公路22km长、367公顷乔灌草相结合的绿色生态屏障,改善了乌鲁木齐城乡路域的生态环境质量,促进当地畜牧业和生态旅游业的可持续发展。 ⑵ 社会效益与间接经济效益：社会效益： ① 确保公路路域环境得到最大限度的保护,生态环境得到最大限度的恢复,为广大人民群众出行创造良好的自然环境,提高公路的服务水平,减少交通事故,保证公路运营的安全、经济和顺畅。 ② 通过公路路域的环境保护及生态恢复,将会带动周边的生态环境,使得周边生态环境由线到面得以拓展,吸引更多社会资源以公路路域为依托,进行环境保护及生态恢复。 ③ 课题研究成果不仅局限于公路路域,很多成果也可运用于其他工程建设领域,如铁路、水利等,为相关行业开展类似工作提供了必要参考。 ④ 课题研究成果将填补了荒漠地区公路环境保护与生态恢复的多项空白,为后续科研项目继续深入研究提供了借鉴和参考,同时,也为国家或地区标准、规范体系的修订提供科学依据。间接经济效益： ① 通过公路路域环境保护及生态恢复,提高了公路路域土地的利用价值,为路域土地开发利用创造了良好的外部条件,为区域经济发展提供了有力的支撑。 ② 课题研究成果对多项环保及生态恢复技术进行了集成,形成了整套的荒漠地区公路建设环境保护及生态恢复系统解决方案,包括从前期设计方案拟定、施工工艺选择到后期的生态恢复,更新了公路建设理念,为今后提高公路设计水平,优化设计方案,优选施工方法建立了更好的基础。 ③ 课题研究成果荒漠地区生态系统服务功能重要性分区,将公路建设与生态系统服务功能重要性紧密结合起来,为今后公路建设决策提供了有力的参考。 ⑶ 成果应用前景本课题的研究成果在新疆地区公路建设中具有较强的市场竞争力,利用本课题研究成果,能在很大程度上提高工作效率,节约工程造价,创造社会效益的同时也创造了不菲的环境效益。与现有技术相比有以下特点： (1) 课题研究了公路建设与自然环境因素之间的相互关系,明确了不同自然环境下影响公路建设的环境因素,在未来的公路建设中可以直接根据区域特点明确与公路建设相关的环境因素,从环境因素入手,从根本上找出公路建设对自然生态环境的影响源,在公路建设中自始至终贯彻减少对该环境因素的影响,采用相应的技术方案,最终做到对该环境因素影响最小,达到保护环境的目的。该项成果在公路建设前期具有很广阔的推广前景,可以在建设前期明确可能遇到的环境问题,拟定相应的解决方案,有助于从自然环境因素这一根本要素入手来上解决环境问题。 (2) 课题借助已有技术平台和GIS系统,综合应用ERDAS、IDRISI、ARC／INFO 等遥感图像处理和GIS软件中的地图模型、地图代数方法和技术,对新疆进行了公路建设生态环境敏感性分区、公路建设生态环境服务功能重要性分区以及景观类型分区。该项成果可以在公路建设的前期阶段进行推广,帮助决策人明确拟建项目所处的区域,该区域内所具有的环境特点,公路建设应当采用的对策和技术方案,从而能够直接衡量出公路建设对环境影响的大小以及解决环境问题所需的规模、投资,为前期决策提供有力的支撑,具有很高的实际推广价值。该技术的应用将提高公路环保前期工作效率15%以上。 (3) 课题通过对新疆地区公路建设特点系统分析,提出了新疆地区老路改建技术、公路集水综合技术、公路便道修筑技术,路域生态恢复(建设)技术、粗粒料坑生态恢复技术等多项基于环境保护的公路建设综合技术方案,为新疆典型环境敏感区公路建设的路域环境改进和灾害治理相结合的理念提供了技术解决模式。 ① 老路改建技术将充分利用老路资源,减少公路建设对环境的破坏,同时又能自然地对生态环境进行恢复,与常用的边坡和便道恢复技术相比,可降低生态恢复费用30%; ② 公路集水综合技术充分利用新疆地区水资源稀缺的特点,将自然降水和偶发洪水的利用结合起来,增加了水资源利用,与常用的灌溉技术相比,节约用水达15%; ③ 公路便道修筑技术充分利用了抑尘剂等新材料,在筑路过程中可降低洒水量,节约水资源能达40%。综上所述,课题围绕新疆公路建设环境保护与生态恢复开展深入研究,定性和定量地进行理论分析,形成了一系列的图件、技术方案等成果,为解决典型敏感区内上述问题提供了综合技术方案,通过在示范工程的实施及应用,研究成果基本都能直接在公路建设的规划、设计、施工及养护活动中加以应用。利用上述综合技术方案,形成一套解决环境问题的整体措施,未来不仅局限于新疆,还可推广到西部干旱地区,有些技术也可在东部地区进行推广应用,具有广阔的推广前景。
中文关键词	公路路域 ; 环境保护 ; 生态恢复
成果类型	应用技术
中图法分类号	X322
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001571567
来源机构	新疆交通科学研究院
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242951
推荐引用方式 GB/T 7714	陈晓光,韩志强,沈毅,等. 新疆公路环境保护与生态恢复对策及技术应用[Z]. 应用技术,2011.